Die Geburt der LISA-Mission
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik astronews.com
23. Juni 2017
Die europäische Weltraumagentur ESA hat in dieser Woche den
weltraumbasierten Gravitationswellen-Detektor LISA als dritte große Mission
ihres wissenschaftlichen Langzeitprogramms ausgewählt. LISA besteht aus drei
Sonden, die im All Gravitationswellen in Bereichen messen sollen, die mit
erdgebundenen Detektoren nicht zugänglich sind. Der Start ist für 2034 geplant.

Die geplante LISA-Mission wird
Gravitationswellen im Weltall messen. Sie besteht
aus drei Satelliten im Abstand von Millionen von
Kilometern. Mittels Laserlicht werden die
Forscher die winzigen Abstandsänderungen messen,
die vorbeirasende Gravitationswellen erzeugen.
Bild: AEI / Milde Marketing / Exozet [Großansicht] |
In einer Sitzung am 20. Juni 2017 hat das Science Programme Committee
der ESA nicht nur grünes Licht für den Baubeginn des Planetensuchers Plato
gegeben (astronews.com berichtete), sondern auch den
weltraumbasierten Gravitationswellen-Detektor Laser Interferometer Space
Antenna (LISA) als dritte große Mission im Cosmic-Vision-Plan der
ESA ausgewählt. LISA wird aus drei Satelliten im Abstand von Millionen
Kilometern bestehen. Diese vermessen ihre gegenseitigen Abstände hochpräzise mit
Laserlicht, um im Weltraum Gravitationswellen nachzuweisen. Forschende am
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik Hannover und am Institut für
Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover sind führende Mitglieder des
internationalen LISA-Konsortiums.
LISA wird irdische Gravitationswellen-Detektoren durch die Beobachtung der
Raumzeitkräuselungen bei niedrigen Frequenzen ergänzen. Diese entstehen
beispielsweise bei der Verschmelzung extrem massereicher Schwarzer Löcher und in
Doppelsternsystemen. Nach der Auswahl am 20. Juni werden nun Design und
Kostenberechnung der Mission abgeschlossen. Danach wird die Mission zur Annahme
durch die ESA vorgeschlagen, gefolgt von der Konstruktion der Satelliten. Der
Start der Mission ist für 2034 geplant.
"Nach 25 Jahren harter Arbeit der Entwicklung und Planung unseres
Gravitationswellen-Detektors im Weltraum bin ich hocherfreut diesen Tag zu
erleben, der die Geburt der LISA-Mission darstellt. LISA wird ein einzigartiges
Observatorium sein und unser Verständnis vom Universum revolutionieren", sagt
Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
Hannover und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz
Universität Hannover. "Mit LISA könnten wir dem Echo des Urknalls lauschen und
werden die Klänge von verschmelzenden Paaren extrem massereicher Schwarzer
Löcher aus dem gesamten Universum hören."
Einstein sagte Gravitationswellen aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie
vorher. Sie wurden im September 2015 – 100 Jahre nach der Vorhersage – erstmals
von den Advanced-LIGO-Detektoren auf der Erde nachgewiesen. Zwei weitere
eindeutige Nachweise folgten. Observatorien im Weltraum wie LISA werden
existierende Detektoren auf der Erde ergänzen, indem sie niederfrequente
Gravitationswellen messen, die sich auf der Erde nicht nachweisen lassen.
Die von irdischen Detektoren empfangenen Signale haben Frequenzen im Bereich
von einigen zehn Hertz bis zu mehreren Kilohertz, doch Gravitationswellen
umspannen ein viel breiteres Spektrum. Niederfrequente Gravitationswellen werden
insbesondere von Ereignissen wie bei Galaxienkollisionen verschmelzenden extrem
massereichen Schwarzen Löchern mit Millionen oder Milliarden Sonnenmassen,
Millionen von Doppelsternen in unserer Galaxie oder exotischen Quellen wie
kosmischen Strings erzeugt.
Die bei diesen Ereignissen abgestrahlten Gravitationswellen im
Frequenzbereich von 0,1 Millihertz bis 1 Hertz nachzuweisen erfordert es,
winzige relative Längenänderungen im Pikometerbereich zwischen Objekten im
Abstand von Millionen Kilometern nachzuweisen. Dies ist nur im Weltraum möglich,
wo außerdem die Störeinflüsse irdischer Detektoren wie Seismik, thermisches
Rauschen und Schwerkraftgradienten nicht existieren. LISA Pathfinder
ist eine ESA-Mission, gebaut um die Schlüsseltechnologien für LISA zu
demonstrieren. Die Mission hat diese über jeden Zweifel erhaben gezeigt und
dabei alle Erwartungen übertroffen. Ende Juni – nach 16 Monaten
wissenschaftlichen Messbetriebs – wird LISA Pathfinder seine Mission
vollenden.
Im Jahr 2013 wählte die ESA das Wissenschaftsthema des "gravitativen
Universums" für die L3-Mission aus. Die am 20. Juni erfolgte Auswahl der
LISA-Mission ist der zweite Schritt zu einem Gravitationswellen-Observatorium im
Weltraum. Nun werden die Details des Missionsdesigns vervollständigt und die
Kosten werden evaluiert. Schließlich wird die Mission für die "Annahme" durch
die ESA vorgeschlagen werden. Danach erfolgt die Konstruktion und der Bau der
Satelliten.
Der Start der drei Satelliten ins All ist für 2034 vorgesehen. Der
wissenschaftliche Messbetrieb würde rund ein Jahr nach dem Start beginnen und
die Missionsdauer ist für mindestens vier Jahre vorgesehen und könnte für bis zu
zehn Jahre ausgedehnt werden.
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